Итоги конфликта на Хасане были рассмотрены Главным военным советом РККА 31 августа 1938 г. в присутствии Блюхера. Кроме упреков в «недопустимо низком уровне» боевой подготовки войск, на долю командующего ДКФ пришлись политические обвинения: «преступное невыполнение» директив ГВС и наркома обороны, покровительство многочисленным «врагам народа», сознательное пораженчество, двуличие, потворство японским агрессорам. Даже части таких обвинений было достаточно для ареста. Но пока ГВС ограничился отстранением Василия Константиновича от должности командующего.
Арестовали его 22 октября того же года в Сочи, где он по предложению Ворошилова отдыхал с семьей на наркомовской даче «Бочаров ручей». Правда, отдых был горьким и больше походил на домашний арест. В Москве маршалу было предъявлено обвинение в участии в военном заговоре, шпионаже и вредительстве. Разработкой, а затем и следствием по делу Блюхера руководил лично первый заместитель наркома внутренних дел Берия.
«Методика» обработки узников к тому времени была хорошо отработана. Заключенного попытались сразу же сломить показаниями на него тех, кто в разные годы сталкивался с Блюхером по службе: Маршала Советского Союза А.И. Егорова, командарма 1-го ранга И.Ф. Федько, комкора Г.Д. Хаханьяна и других. Не получилось, маршал все отрицал. Его перевели в Лефортовскую тюрьму, где он попал в настоящую мясорубку. О том, как жестоко истязали легендарного героя Перекопа и Волочаевки, показывала одна из заключенных, содержавшаяся в одной камере с бывшей женой маршала Г.А. Кольчугиной-Блюхер: «… Был до неузнаваемости избит и, находясь почти в невменяемом состоянии, в присутствии ее, а также двух других его бывших жен, наговаривал на себя чудовищные вещи и просил, чтобы Кольчугина-Блюхер и остальные бывшие его жены все это подтвердили. Я помню, что Кольчугина-Блюхер с ужасом говорила о жутком, растерзанном виде, который имел Блюхер на очной ставке, бросила фразу: “Вы понимаете, он выглядел так, как будто побывал под танком”».
В литературе приводятся сведения, что к 6 ноября 1938 г. изуверам удалось-таки физически и морально сломить Блюхера, и он в течение трех дней давал письменные показания, в которых признался в участии в «антисоветской организации правых» и военном заговоре. Но если это и так, пустить показания в ход Берия и его подручные не успели. 9 ноября Василий Константинович скончался. Акт, подписанный судебно-медицинским экспертом Сименовским, констатировал, что смерть наступила от закупорки легочной артерии тромбом, образовавшимся в венах таза. Тромб, если эксперт не покривил душой, стал непосредственной причиной, в могилу же Блюхера свели нечеловеческие побои. О его смерти было немедленно доложено Сталину, который приказал Берии тело маршала кремировать. Место захоронения праха осталось неизвестным.